明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構制造技術

本實用新型專利技術提供了明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，包括：邊墻，設置在地下通道的兩側；頂梁，為弧形結構，通過兩側的邊墻支撐在地下通道的頂端，所述頂梁的跨度至少大于20米；頂板，為與所述頂梁對應的弧形結構，設置在所述頂梁的上方，用于封閉所述地下通道的上部；預應力索，設置在所述頂梁的下方，用于連接所述頂梁的兩個拱腳，以對所述拱腳施加一個水平拉力；底拱，鋪設在所述地下通道的底部。本實用新型專利技術中通過預應力索可以實現頂梁和中拱梁超過20米的大跨度，提高了每層地鐵通道的高度，為行人提供了更寬敞的空間。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及地下工程的管廊建設領域，特別是涉及一種利用明挖法建設大跨度可修復的地鐵通道，在提高通道高度的同時還可延長結構的使用年限。
技術介紹
地鐵車站按照施工方法可分為明挖法、蓋挖法、暗挖法和盾構法施工的車站結構。現有明挖法設計的地鐵車站通用框架結構其頂梁一般采用正常平梁、板的結構形式，該結構若想要形成無柱的大跨度，則對于22m跨的明挖法地下結構來說，即使在頂梁內部安裝應力筋，其高度仍然超過1.8m相當于占掉1/4的通道空間，并且自重較大，跨中撓度如果較大則會產生裂縫，而且應力筋隨時間的增長其強度損失會加大，無法保證結構的持續安全性，因此，現有地鐵通道的建筑結構，沒有最大限度發揮混凝土的抗壓性能，而且施工工期長、工序復雜，建好后的通道在視覺上也給人以壓抑的感覺。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種適用于明挖法的大跨度可修復地鐵車站結構，可在提高通道高度的同時延長結構的使用年限。特別地，本技術提供一種明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，包括：邊墻，設置在地下通道的兩側；頂梁，為弧形結構，通過兩側的邊墻支撐在地下通道的頂端，所述頂梁的跨度至少大于20米；頂板，為與所述頂梁對應的弧形結構，設置在所述頂梁的上方，用于封閉所述地下通道的上部；預應力索，設置在所述頂梁的下方，用于連接所述頂梁的兩個拱腳，以對相對的兩個所述拱腳施加一個水平拉力；底拱，鋪設在所述地下通道的底部，在內部設置的鋼筋籠為向地面方向彎曲的弧形結構。進一步地，所述底拱的截面為弧形結構，且所述底拱的頂部朝向地面一側，在所述底拱的彎曲面設置有連接兩端側邊的拉索，在所述拉索的上方鋪設有底板。進一步地，沿所述地下通道的軸向設置有中板梁，所述中板梁包括位于上部供人行走的中平板，和位于下部用于支撐所述中平板的中拱梁，所述中拱梁的跨度至少大于20米，所述中板梁有兩層并將所述地下通道橫向間隔成獨立供人行走的二層通道；在所述中拱梁的下方設置有預應力索，所述預應力索連接所述中拱梁的兩個拱腳，以對相對的兩個所述拱腳施加一個水平拉力。進一步地，在所述頂梁、所述中拱梁和/或所述底拱的兩端內預埋有錨錠，所述錨錠為錐形體，在錨錠上設置有由錐尖垂直穿過錐底的貫穿孔，同一所述頂梁、所述中拱梁或所述底拱兩側的所述錨錠的錐尖一端相對；所述預應力索或所述拉索的兩端分別穿過所述錨錠上的貫穿孔后固定；在所述錨錠的錨底一面設置有提高所述預應力索或所述拉索受力強度的承壓板。進一步地，所述頂梁和/或所述中拱梁與所述邊墻為一體式現澆構成或分開澆筑構成；所述頂梁和所述中拱梁分別有多個且間隔分布，相鄰所述頂梁和所述中拱梁之間的距離小于3米；固定同一所述頂梁或所述中拱梁的所述預應力索設置有1～2道，固定同一所述底拱上的所述拉索設置有1～2道。進一步地，在所述拱腳內固定所述預應力索的貫穿孔周邊，設置有安裝備用預應力索的備用孔，所述備用孔設置有1～3個且圍繞所述貫穿孔對稱分布。進一步地，在所述中板梁與所述底拱形成的通道中，間隔地設置有支撐所述中拱梁的支撐柱。進一步地，在所述底拱的徑向兩側設置有安裝維護所述拉索的維護通道。進一步地，所述預應力索的拉力采用下式計算： T = ql 2 8 f 1 1 + 15 8 E I E 1 I 1 f 2 ]]>其中，T為預應力索的拉力，q為頂梁的荷載設計值，i為跨度，f為失高，E、I為頂梁的彈模和截面慣性矩，E1、I1為預應力索的彈模和截面慣性矩。進一步地，所述頂梁的彎矩采用下式計算： M = T f - ql 2 8 ]]> σ = M I b = M W ]]>σ≤0.8ft其中，M為頂梁的拱頂彎矩計算值，W為頂梁截面抵抗矩，b為頂梁高度的一半，ft為混凝土抗拉強度設計值，0.8為折減系數，σ為頂梁上邊緣混凝土拉應力。本技術中，頂梁可以承受外載荷與自重產生的壓應力，而預應力索通過施加拉應力，則進一步使頂梁失高變大，充分發揮了混凝土材料受壓的特點。而且通過預應力索可以實現頂梁和中拱梁超過20米的大跨度，提高了每層地鐵通道的高度，為行人提供了更寬敞的空間。本技術的聯合結構受力明確合理，結構簡單，可充分發揮拱、索兩種結構的抗力特點，在降低梁高的情況下，同時減輕自重，完全避免平梁、板的結構在彎矩過大時，所造成的梁的下緣混凝土拉裂和上緣壓碎的現象。此外，本技術通過備用孔還可實現預應力索的修復，大大提高地鐵通道的使用年限。附圖說明圖1是本技術一個實施例的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構的徑向截面示意圖；圖2是本技術另一實施例的底拱采用反拱的結構示意圖；圖3是本技術另一實施例的三拱三索結構示意圖；圖4是本技術一個實施例中錨錠的安裝結構示意圖；圖5是圖1所示頂梁間隔排列的結構示意圖；圖6是本技術一個實施例中備用預應力索的安裝位置示意圖；圖7是本技術一個實施例中備用預應力索的另一安裝位置示意圖；圖8是本技術一個實施例中備用預應力索的再一安裝位置示意圖；圖9是本技術一個實施例中備用預應力索的又一安裝位置示意圖。具體實施方式如圖1所示，本技術一個實施例的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構一般性地包括，設置在地下通道內用于支撐防止側壁土石塌陷的邊墻30，設置在地下通道的最頂端以承接上方荷載的頂板10，通過兩側的邊墻30支撐在頂板10下方的頂梁20，和設置在頂梁20的下方用于和邊墻30連接的拱腳21，和支撐整個地下通道的底拱40，以及對頂梁20施加一個水平拉力的預應力索22。該底拱40位于地下通道的底部，用于為上方的邊墻30等部件提供支撐基礎，同時也可以作為人行通道或地鐵通道的路面，在底拱40內部設置的鋼筋籠為向地面方向彎曲的弧形結構。該底拱40的截面為矩形，在底拱40內作為骨架的鋼筋籠43為向地下方向彎曲的弧形結構。由于地面會向底拱40施加一個向上的壓應力，該壓應力會導致平板形狀的底拱40產生一個向上的彎距，進而使底拱40的上表面開裂。如果直接采用向地下彎曲的底拱40，則需要將地面挖掘出相應的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，包括：邊墻，設置在地下通道的兩側；頂梁，為弧形結構，通過兩側的邊墻支撐在地下通道的頂端，所述頂梁的跨度至少大于20米；頂板，為與所述頂梁對應的弧形結構，設置在所述頂梁的上方，用于封閉所述地下通道的上部；預應力索，設置在所述頂梁的下方，用于連接所述頂梁的兩個拱腳，以對相對的兩個所述拱腳施加一個水平拉力；底拱，鋪設在所述地下通道的底部，在內部設置的鋼筋籠為向地面方向彎曲的弧形結構。

【技術特征摘要】
1.明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，包括：邊墻，設置在地下通道的兩側；頂梁，為弧形結構，通過兩側的邊墻支撐在地下通道的頂端，所述頂梁的跨度至少大于20米；頂板，為與所述頂梁對應的弧形結構，設置在所述頂梁的上方，用于封閉所述地下通道的上部；預應力索，設置在所述頂梁的下方，用于連接所述頂梁的兩個拱腳，以對相對的兩個所述拱腳施加一個水平拉力；底拱，鋪設在所述地下通道的底部，在內部設置的鋼筋籠為向地面方向彎曲的弧形結構。2.根據權利要求1所述的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，所述底拱的截面為弧形結構，且所述底拱的頂部朝向地面一側，在所述底拱的彎曲面設置有連接兩端側邊的拉索，在所述拉索的上方鋪設有底板。3.根據權利要求2所述的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，沿所述地下通道的軸向設置有中板梁，所述中板梁包括位于上部供人行走的中平板，和位于下部用于支撐所述中平板的中拱梁，所述中拱梁的跨度至少大于20米，所述中板梁有兩層并將所述地下通道橫向間隔成獨立供人行走的二層通道；在所述中拱梁的下方設置有預應力索，所述預應力索連接所述中拱梁的兩個拱腳，以對相對的兩個所述拱腳施加一個水平拉力。4.根據權利要求3所述的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，在所述頂梁、所述中拱梁和/或所述底拱的兩端內預埋有錨錠，所述錨錠為錐形體，在錨錠上設置有由錐尖垂直穿過錐底的貫穿孔，同一所述頂梁、所述中拱梁或所述底拱兩側的所述錨錠的錐尖一端相對；所述預應力索或所述拉索的兩端分別穿過所述錨錠上的貫穿孔后固定；在所述錨錠的錨底一面設置有提高所述預應力索或所述拉索受力強度的承壓板。5.根據權利要求4所述的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，所述頂梁和/或所述中拱梁與所述邊墻為一體式現澆構成或分開澆筑構成；所述頂梁和所述中拱梁分別有多個且間隔分布，相鄰所述頂梁和所述中拱梁之間的距離小于3米；固定同一所述頂梁或所述中拱梁的所述預應力索設置有1～2道，固定同一所述底拱上的所述拉索設置有1～2道。6.根據權利要求5所述的明挖法可修復多拱多索地鐵車站結構，其特征在于，在所述拱腳內固定所述預應力索的貫穿孔周邊，設置有安裝備用預應力索的備用孔，所述備用孔設置有1～3個且圍繞所述貫穿孔對稱分布。7.根據權利要求6所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟達，宮劍飛，萬征，張寒，
申請(專利權)人：中國建筑科學研究院，
類型：新型
國別省市：北京;11